ऑटोमेशन सिस्टम में एकीकृत एनालॉग सिग्नल

जब हम एक निश्चित तकनीकी प्रक्रिया के लिए एक स्वचालन प्रणाली बनाते हैं, तो हमें किसी तरह सेंसर और अन्य सिग्नल उपकरणों को जोड़ने की आवश्यकता होती है - एक्चुएटर्स के साथ, कन्वर्टर्स के साथ, नियंत्रकों के साथ, आदि। उत्तरार्द्ध, एक नियम के रूप में, सेंसर से एक संकेत प्राप्त करता है वोल्टेज या एक निश्चित परिमाण का करंट (एनालॉग सिग्नल के मामले में), या निश्चित समय के मापदंडों के साथ दालों के रूप में (डिजिटल सिग्नल के मामले में)।

इन विद्युत संकेतों के पैरामीटर निश्चित रूप से भौतिक मात्रा के पैरामीटर के अनुरूप होना चाहिए जो सेंसर ठीक करता है, ताकि अंत डिवाइस का नियंत्रण स्वचालन के कार्य के लिए पर्याप्त हो।

बेशक, विभिन्न सेंसरों से एनालॉग संकेतों को एकीकृत करना सबसे सुविधाजनक है, ताकि नियंत्रकों को लचीलापन प्राप्त हो, ताकि उपयोगकर्ता को प्रत्येक सेंसर के लिए अपने व्यक्तिगत प्रकार के इंटरफ़ेस और प्रत्येक इंटरफ़ेस के लिए अपने स्वयं के सेंसर का चयन न करना पड़े।

इनपुट-आउटपुट संकेतों की प्रकृति को एकीकृत होने दें, डेवलपर्स ने फैसला किया, क्योंकि इस दृष्टिकोण से उद्योग के लिए ऑटोमेशन सिस्टम और ऑटोमेशन ब्लॉक का विकास बहुत सरल हो जाएगा, और समस्या निवारण, रखरखाव और उपकरणों का आधुनिकीकरण बहुत आसान हो जाएगा - लचीला। यहां तक ​​​​कि अगर एक सेंसर विफल हो जाता है, तो आपको ठीक उसी की तलाश करने की आवश्यकता नहीं है, यह संबंधित आउटपुट सिग्नल के साथ एक एनालॉग चुनने के लिए पर्याप्त होगा।

परिवेश के तापमान, इंजन की गति, द्रव दबाव, नमूना यांत्रिक तनाव, वायु आर्द्रता आदि का मापन। - अक्सर संबंधित सेंसर से प्राप्त निरंतर एनालॉग सिग्नल को संसाधित करके किया जाता है, जबकि कनेक्टेड डिवाइस का निरंतर संचालन स्वचालित रूप से ठीक हो जाता है: हीटिंग तत्व, आवृत्ति कनवर्टर, पंप, प्रेस इत्यादि।

सबसे आम एनालॉग सिग्नल या तो 0 से 10 V तक का वोल्टेज सिग्नल है या 4 से 20 mA तक का करंट सिग्नल है।

0 से 10 वी तक वोल्टेज नियंत्रण

जब एक एकीकृत 0 से 10 V वोल्टेज सिग्नल का उपयोग किया जाता है, तो 0 से 10 V वोल्टेज का यह निरंतर क्रम मापी गई भौतिक मात्राओं की एक श्रृंखला से जुड़ा होता है, जैसे कि दबाव या तापमान।

मान लें कि तापमान -30 से +125°C में बदल जाता है, जबकि वोल्टेज 0 से 10V में बदल जाता है, जिसमें 0 वोल्ट -30°C और 10 वोल्ट से +125°C के तापमान के अनुरूप होता है। यह तापमान का तापमान हो सकता है प्रतिक्रियाशील या वर्कपीस, और मध्यवर्ती तापमान मूल्यों में निर्दिष्ट सीमा के कड़ाई से परिभाषित वोल्टेज मान होंगे। यहाँ संबंध आवश्यक रूप से रैखिक नहीं है।

इस तरह, विभिन्न उपकरणों को नियंत्रित करना और साथ ही निगरानी की जानकारी प्राप्त करना संभव है। उदाहरण के लिए, थर्मल सेंसर वाले रेडिएटर में वर्तमान तापमान प्रदर्शित करने के लिए एक एनालॉग आउटपुट होता है: 0 वी - रेडिएटर की सतह का तापमान + 25 डिग्री सेल्सियस या उससे कम, 10 वी - तापमान + 125 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच गया है - अधिकतम अनुमेय।

या नियंत्रक से पंप के एनालॉग इनपुट पर 0 से 10 वी तक वोल्टेज लगाने से, हम कंटेनर में गैस के दबाव को समायोजित करते हैं: 0 वी - दबाव वायुमंडलीय के बराबर है, 5 वी - दबाव 2 एटीएम, 10 है वी - 4 एटीएम इसी तरह, आप विभिन्न उद्देश्यों के लिए हीटिंग डिवाइस, धातु काटने की मशीन, वाल्व और अन्य फिटिंग और एक्चुएटर को नियंत्रित कर सकते हैं।

वर्तमान नियंत्रण (4 से 20 mA वर्तमान लूप)

स्वचालन नियंत्रण के लिए दूसरे प्रकार का एकीकृत एनालॉग सिग्नल एक 4-20 mA करंट सिग्नल है जिसे "करंट लूप" कहा जाता है। ड्राइव को नियंत्रित करने के लिए इस सिग्नल का उपयोग विभिन्न सेंसर से सिग्नल प्राप्त करने के लिए भी किया जाता है।

वोल्टेज सिग्नल के विपरीत, सिग्नल की वर्तमान प्रकृति इसे अधिक दूरी पर विरूपण के बिना प्रसारित करने की अनुमति देती है, क्योंकि लाइन वोल्टेज ड्रॉप और प्रतिरोध स्वचालित रूप से मुआवजा दिया जाता है। इसके अलावा, ट्रांसमिशन सर्किट की अखंडता का निदान करना बहुत आसान है - अगर कोई करंट है, तो लाइन बरकरार है, अगर कोई करंट नहीं है, तो एक ओपन सर्किट है। इस कारण से, सबसे छोटा मान 4 mA है, न कि 0 mA।

तो यहाँ एक वर्तमान स्रोत का उपयोग नियंत्रण संकेत के लिए शक्ति स्रोत के रूप में किया जाता है न कि वोल्टेज स्रोत का। तदनुसार, ड्राइव नियंत्रक के पास 4-20 एमए वर्तमान इनपुट होना चाहिए, और सेंसर ट्रांसड्यूसर के पास वर्तमान आउटपुट होना चाहिए।मान लीजिए कि फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर में 4-20 mA का कंट्रोल करंट इनपुट है, तो जब इनपुट पर 4 mA या उससे कम का सिग्नल लगाया जाता है, तो नियंत्रित ड्राइव बंद हो जाएगी, और जब 20 mA का करंट लगाया जाता है, तो यह गति देगा पूरी रफ्तार पर।

इस बीच, वर्तमान सेंसर आउटपुट सक्रिय और निष्क्रिय दोनों हो सकते हैं। अधिकतर नहीं, आउटपुट निष्क्रिय होते हैं, जिसका अर्थ है कि अतिरिक्त बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है, जो सेंसर और ड्राइव नियंत्रक के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। एक सक्रिय आउटपुट वाले सेंसर या नियंत्रक को बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि यह अंतर्निहित है।

वोल्टेज संकेतों की तुलना में एनालॉग करंट लूप का आज इंजीनियरिंग में अधिक उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग कई किलोमीटर की दूरी तक किया जा सकता है। उपकरणों की सुरक्षा के लिए, ऑप्टोकॉप्लर्स जैसे ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों के गैल्वेनिक अलगाव का उपयोग किया जाता है। वर्तमान स्रोत की अपूर्णता के कारण, अधिकतम स्वीकार्य लाइन लंबाई (और अधिकतम लाइन प्रतिरोध) उस वोल्टेज पर निर्भर करती है जिससे वर्तमान स्रोत की आपूर्ति की जाती है।

उदाहरण के लिए, 12 वोल्ट के विशिष्ट आपूर्ति वोल्टेज के साथ, प्रतिरोध 600 ओम से अधिक नहीं होना चाहिए। GOST 26.011-80 «माप और स्वचालन में धाराओं और वोल्टेज की सीमा का वर्णन किया गया है। निरंतर विद्युत प्रवाह और वोल्टेज का इनपुट और आउटपुट».

प्राथमिक सिग्नल एकीकरण उपकरण - सामान्यीकरण परिवर्तक

सेंसर से प्राथमिक सिग्नल को एकीकृत करने के लिए - इसे 0 से 10 V के वोल्टेज में या 4 से 20 mA के करंट में बदलने के लिए, तथाकथित सामान्यीकरण कन्वर्टर्स… ये मानकीकरण कन्वर्टर्स तापमान, आर्द्रता, दबाव, वजन आदि के लिए उपलब्ध हैं।

सेंसर के संचालन का सिद्धांत अलग हो सकता है: कैपेसिटिव, इंडक्टिव, रेसिस्टिव, थर्मोकपल, आदि। हालांकि, सिग्नल की आगे की प्रक्रिया में सुविधा के लिए, आउटपुट को एकीकरण आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। यही कारण है कि सेंसर अक्सर मापा मूल्य के वर्तमान या वोल्टेज में मानक कन्वर्टर्स से लैस होते हैं।